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无人机飞控根基道理及组成 教程

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无人机飞控根基道理及组成 教程

  

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无人机飞控根基道理及组成 教程

  像飞控一样去 思考 常见的无人机飞控传感器 陀螺仪 GPS 气压计 电子罗盘 加速度计 陀螺仪(角速度计) 基于角动量守恒的理论, 用高速回转体的动量矩敏感 壳体相对惯性空间绕正交于 自转轴的一个或二个轴的角 运动检测装置。 传统机械陀螺仪示意 陀螺仪种类 机械陀螺仪 光纤陀螺仪 MEMS陀螺仪 陀螺仪常见的使用领域 “某米”九号平衡车 “某米”运动手环 火箭/导弹 加速度计 加速度传感器是一种 能够测量加速度的传感器 传感器在加速过程中,通 过对质量块所受惯性力的 测量,利用牛顿第二定律 获得加速度值。 加速度计基本原理 惯性测量单元(IMU) 惯性测量单元是测量物体三 轴姿态角(或角速率)以及加速度 的装置。一般的,一个IMU包 含了三个单轴的加速度计和三 个单轴的陀螺,加速度计检测 物体在载体坐标系统独立三轴 的加速度信号,而陀螺检测载 体相对于导航坐标系的角速度 信号,测量物体在三维空间中 的角速度和加速度,并以此解 算出物体的姿态。 气压计 根据大气压强检测检测当前高度的装置。 磁力计(电子罗盘) 磁力计(Magnetic 、M-Sensor)也叫 地磁、磁感器,可 用于测试磁场强度 和方向,定位设备 的方位,磁力计的 原理跟指南针原理 类似,可以测量出 当前设备与东南西 北四个方向上的夹 角。 卫星定位系统 GPS(美国) 格洛纳斯(俄罗斯) 伽利略(欧洲) 北斗(中国) GPS GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。 GPS起始于1958年美国军方的一个 项目,1964年投入使用。20世纪70 年代,美国陆海空三军联合研制了 新一代卫星定位系统GPS 。主要目 的是为陆海空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务,并用 于情报搜集、核爆监测和应急通讯 等一些军事目的,经过20余年的研 究实验,耗资300亿美元,到1994年 ,全球覆盖率高达98%的24颗GPS 卫星星座己布设完成。 卫星定位系统基本原理 GPS三大要素 位置 速度 高度 RTK(载波相位差分技术) 实时处理两个 测量站载波相位 观测量的差分方 法,将基准站采 集的载波相位发 给用户接收机, 进行求差解算坐 标。 RTK示意 超声波传感器 光流传感器 MEMS系统 微机电系统(MEMS, Micro-ElectroMechanical System),也叫做微电子机械 系统、微系统、微机械等,指尺寸在几毫米 乃至更小的高科技装置。 姿态 描述一个刚体坐标系和参考坐标系之间的角度位置关系。 也就是pitch(俯仰)、YAW(航向)、ROLL(横滚)。 算 法 也就是姿态转换方法,控 制器 如何采集姿态传感器数据, 并对其进行融合,根据融合 的数据判断自身的运动状态。 PID 控制 飞控解码出姿态传感器的数据之后,随即将两者进 行融合的结果对姿态进行相应的调整,通过信号对电 调进行控制,这种控制方式就叫做PID控制。 P(比例) I(积分) D(微分) 滤波算法 卡尔曼滤波(Kalman filtering)一 种利用线性系统状态方程,通过系统 输入输出观测数据,对系统状态进行 最优估计的算法。

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